用內部邏輯分析儀調試FPGA(08-100)

　　推動FPGA調試技術改變的原因

　　進行硬件設計的功能調試時，FPGA的再編程能力是關鍵的優點。CPLD和FPGA早期使用時，如果發現設計不能正常工作，工程師就使用“調試鉤”的方法。先將要觀察的FPGA內部信號引到引腳，然后用外部的邏輯分析儀捕獲數據。然而當設計的復雜程度增加時，這個方法就不再適合了，其中有幾個原因。第一是由于FPGA的功能增加了，而器件的引腳數目卻緩慢地增長。因此，可用邏輯對I/O的比率減小了，參見圖1。此外，設計很復雜時，通常完成設計后只有幾個空余的引腳，或者根本就沒有空余的引腳能用于調試。

　　圖1 Lattice FPGA的LUT/可用I/O

　　第二，現在設計的復雜性經常需要觀察許多信號，而不是幾個信號。常用的技術是實現較寬的內部總線，以便在較大的FPGA中達到高的系統吞吐量。如果懷疑內部的32位總線里有壞的數據，則難以用幾個I/O引腳來確定問題所在。

　　第三，通常需要在系統中測試復雜的功能。在這種情況下，在系統中調試時訪問一些I/O也許是有限的。新類型的包還限制訪問FPGA引腳。系統速度也是個問題，因為探針的連接可能會引起性能或者噪聲信號降低。

　　最后，推動FPGA調試方法改變的關鍵因素是有了新的工具，這些工具采用 內部或者嵌入式邏輯分析儀。

　　擁有這些工具可得到最佳的結果，而不是用與先前工具相同的方法。資源、靜態參數和動態參數通常約束了內部邏輯分析儀和外部邏輯分析儀。本文對這兩種類型工具的約束進行了比較，考察如何最佳地利用內部邏輯分析儀。